Brasilianische Forscher entwickeln Methode für den 3D-Druck von Gehirnzellen

Forscher der Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP) in Brasilien haben eine Methode zum 3D-Druck von Gehirnzellen entwickelt, die nach dem Druck mindestens 14 Tage lang überleben können.

Die von der Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) finanzierte Studie führte zu einem Modell, das dem Nervengewebe ähnlicher ist als Modelle, die mit bestehenden Ansätzen entwickelt wurden. Laut den Forschern hilft das gedruckte Gewebe die Funktionsweise von Nervenzellen im Zusammenhang mit Erkrankungen des zentralen Nervensystems zu untersuchen. Die Forscher nutzen ihre neue Methode auch, um Materialien zu erforschen, die in Zukunft zur Reparatur von Hirnarealen verwendet werden könnten, die durch traumatische Verletzungen oder Schlaganfälle beschädigt wurden.

Dabei setzen die Forscher auf sogenannte Astrozyten. Dies sind die am häufigsten vorkommenden Zellen des Nervensystems und spielen eine wesentliche Rolle bei zahlreichen neurologischen Prozessen und Krankheiten, die das Gehirn betreffen.

Das Verfahren der Forscher umfasst den 3D-Druck einer neuartigen, mit Astrozyten befüllten Biotinte zur Bildung einer neural-ähnlichen Gewebestruktur, wobei ein Extrusions-3D-Drucker von 3D Biotechnology Solutions eingesetzt wird. Die Biotinte selbst besteht aus Astrozyten, die aus der Hirnrinde von Mäusen entnommen wurden, und einer Lösung, die aus Gelatine, Laminin und anderen natürlich vorkommenden Biomaterialien besteht.

Einige Tage nach dem Druck der Strukturen begannen die Astrozyten, sich zu vermehren und sich ähnlich zu verhalten wie im Nervengewebe. Nach einer Woche der Inkubation stieg die Lebensfähigkeit der Astrozyten deutlich an, was darauf hindeutet, dass die 3D-Struktur eine geeignete Mikroumgebung für das Zellwachstum bot.

Nach Angaben der Forscher konnten die Astrozyten nach dem Druck mindestens 14 Tage lang überleben, was ein beträchtliches Zeitfenster für die Untersuchung ihrer Mechanismen und ihres Verhaltens darstellt. Für die Zukunft plant das Team, die Komplexität seiner 3D-Druckmethode zu erhöhen, indem es neurale Stammzellen in die Biotintenmischung einbezieht.

Weitere Informationen über die Studie finden sich in dem Paper “3D bioprinting of murine cortical astrocytes for engineering neural-like tissue“, die in der Zeitschrift jove bioengineering erschienen ist. Die Studie wurde von B. Melo, E. Cruz, T. Ribeiro, M. Mundim und M. Porcionatto verfasst.